南方某國際機場雨水調(diào)蓄工程設計

許運良 呂德華 徐振軍 李 強 李 超 趙樂樂

(1.中國城市建設研究院，北京 100120，2.中國民航機場建設集團公司，北京 100102)

1 項目背景

南方某機場為華東地區(qū)重要的國際機場，一期工程已通航十余年。機場一期建設時的雨水系統(tǒng)設計以調(diào)蓄為主，主要利用機場內(nèi)設置的1 座景觀湖進行雨水調(diào)蓄，有效調(diào)蓄容積為7.2 萬m3。根據(jù)二期工程規(guī)劃要求，景觀湖將被填埋改為工作區(qū)。同時，機場擴建后，新建的第二跑道將填埋原有外排河道。因此，導致整個機場的雨水量增加而蓄水容積減少;另外二期擴建將出租車停車場的位置設置在現(xiàn)有雨水泵房處。為此，機場二期雨水工程需要擴建天然蓄水容積，遷建雨水泵房。二期雨水工程在充分利用原有排水渠調(diào)蓄基礎上，重新調(diào)整雨水排水分區(qū)，調(diào)整后分為東、西兩區(qū)，負責機場所有工作區(qū)及部分飛行區(qū)的雨水排放。由于東西兩區(qū)景觀河道及雨水泵站設計相似，本文主要介紹東區(qū)新建景觀河道及雨水泵站設計，為類似工程提供經(jīng)驗。

2 景觀河道和雨水提升泵站設計原則

本設計雨水排放的設計原則為“調(diào)蓄為主，強排為輔”，在機場內(nèi)修建大型景觀河道以供調(diào)蓄雨水，并在洪水期起滯留作用[1]，并與機場景觀結合，美化機場環(huán)境，逐步成為機場景觀規(guī)劃設計的新亮點[2-3]，概括為:

1)新建景觀河道以調(diào)蓄暴雨洪峰流量為核心，將機場排洪減澇與機場景觀和生態(tài)環(huán)境相結合，不僅有效解決機場內(nèi)澇問題，而且美化機場環(huán)境和改善機場生態(tài)。

2)新建的雨水提升泵站，可對陸側水體水面進行預降(降低3m以下)，充分利用天然水體的調(diào)蓄能力。

3)通過設置的雨水閘門有效的防止飛行區(qū)水回流至工作區(qū)景觀河道明渠。

3 景觀河道與雨水提升泵站規(guī)模設計

景觀河道與雨水提升泵站規(guī)模設計包括工程平面布置、高程設計、基本參數(shù)設計、景觀河道設計、雨水提升泵站設計，詳細闡述如下。

3.1 工程平面布置

本設計依據(jù)機場規(guī)劃道路設計、沿途雨水管道接入口位置和標高等條件，綜合考慮景觀效果、調(diào)蓄功能、少穿道路等因素，設計雨水調(diào)蓄設施。景觀河道和泵站的平面圖如圖1所示。

景觀河道沿機場二期東側進場路和圍墻布置，整體呈L型，西部有兩個起點分別連接飛行區(qū)M1、M2 出水口(M2 出水口即永豐直河北端終點)，北至工作區(qū)與飛行區(qū)交界處，雨水經(jīng)提升泵站提升后排入義南橫河。景觀河道自西端起點飛行區(qū)M1 出口至北部總長約1695 m，寬為12 m;飛行區(qū)M2 出口河道寬度為12 m，長度為115 m，此段河道在穿越東西聯(lián)絡隧道后匯入主河道;另在二次雷達站南側設三角形景觀湖一座，與主河道連通，占地約為1.72 ha。新建景觀河道占地總面積約3.89 ha。

雨水提升泵站根據(jù)現(xiàn)場實際情況，布置在機場東側圍墻與義南橫河交叉處，占地面積約429.6m2，另設變配電室一座，占地面積約為120.2m2。

圖1 平面布置圖Fig.1 Design of layout

3.2 高程設計

目前，主進場路的標高為6.1 m(機場大門)，工作區(qū)平均標高為5.8 m，現(xiàn)有航站樓區(qū)平均地勢標高為7.00 m。正在擴建航站區(qū)地勢控制標高同現(xiàn)有航站區(qū)標高(7.00m)持平，且新建工作區(qū)平均標高仍為5.8 m，地下水位標高3.75 m，現(xiàn)有河道湖面常水位標高為3.8 m。

河道高程設計主要考慮與東側規(guī)劃道路的銜接，河道頂標高為5.50，與附近道路(標高5.80m)采用緩坡綠化帶連接，河道常水位3.80m，河道底標高1.80m。河道局部穿越東西聯(lián)絡隧道處，根據(jù)隧道院預留位置和標高，確定河道底標高為3.50m。

雨水提升泵站設在景觀河道與義南橫河交界處，考慮與義南橫河的銜接以及避免雨季發(fā)生雨水倒灌，進水閘門、格柵、泵站及出水渠處地面標高5.70 m，泵房室內(nèi)標高6.00m。

3.3 基本參數(shù)設計

1)暴雨強度公式

采用當?shù)乇┯陱姸裙剑┯陱姸萹 為:

其中:

P-設計重現(xiàn)期，本設計中按P=3年設計，P=5年校核;

t1-地面集水時間，本設計中取10min;

m-折減系數(shù)，本設計中河道為梯形明渠形式，所以取1.2;

2)徑流系數(shù)φ 及雨水匯水面積f

設計范圍內(nèi)，停機坪占地約20.00 ha，φ 取0.9;順豐速遞占地約13.33 ha，φ 取0.75;生活區(qū)占地約22.32 ha，φ 取0.75;遠期預留空地39.55 ha，φ 取0.20。經(jīng)計算，綜合徑流系數(shù)為0.55。

除以上規(guī)劃用地外，東區(qū)景觀河道及提升泵房還負責匯集飛行區(qū)M1、M2 及1號航站樓的部分雨水，分別為6.7 m3/s、8.6m3/s 和6.2m3/s。

3)雨水總量計算公式為

Q=φFq

綜上，經(jīng)計算，P=3年時，總雨水設計流量為32.66 m3/s，1h 降雨量約為10.64 萬m3;P =5年時，總雨水設計流量為34.15m3/s，1h 降雨量約為11.18 萬m3。

3.4 景觀河道設計

機場東區(qū)現(xiàn)有水體為永豐直河，本期工程將對永豐直河進行清淤和改道，改道后永豐直河南起一跑道，北至飛行區(qū)M2 出口，總長約為465m，寬度約為12m，有效調(diào)蓄容積約為0.53 萬m3。永豐直河不與機場外部水系連通，可用做本期工程中的雨水調(diào)蓄水體。

綜合考慮東側道路及場地規(guī)劃情況，新建景觀河道頂標高確定為5.50m，最高水位4.45 m，常水位3.80 m，河道底標高1.80 m。此時，河道調(diào)節(jié)水深僅為0.65 m，無法滿足雨水調(diào)蓄要求，因此在暴雨來臨前需提前開啟雨水提升泵，保證河道水位低于2.35m，有效調(diào)節(jié)高度可達到2.10 m，調(diào)節(jié)容積為8.02 萬m3;原永豐直河改道后調(diào)蓄容積約為0.53 萬m3，故東區(qū)總調(diào)蓄容積為8.55 萬m3。

3.5 雨水提升泵站設計

雨水經(jīng)景觀河道匯集至雨水提升泵站，經(jīng)格柵后進入集水池，由水泵提升至出水渠排入至場外河道。進水泵站的懸浮物被格柵清除，并由螺旋輸送機送至雨水泵池的污物收集，最終由污物車運出。另設變配電室1 座，位于提升泵房西側，水泵控制柜及閘門、格柵等控制柜均設于變配電室內(nèi)。

1)進水閘門

雨水提升泵站設在東部河道的中部，雨水從南北兩個方向匯入泵站。泵站入口處河道寬度12 m，南北兩側各設4臺手電兩用不銹鋼閘門，閘門尺寸為2000mm ×2500mm(B ×H)。閘門常開，當設備檢修或者集水池清淤時關閉。

2)格柵

每臺閘門后設1臺雙柵式格柵除污機，共8臺，設備寬2.0m，柵條間隙30 mm。南北兩側格柵后各設1臺無軸螺旋輸送機輸送柵渣，共2臺，L =12m，并在格柵及無軸螺旋輸送機上加蓋遮雨棚。

3)雨水提升泵房

機場東區(qū)新建景觀河道調(diào)蓄容積為8.55 萬m3，1小時降雨量約為10.64 萬m3，因此雨水泵站設計流量為6.0 m3/s。泵房內(nèi)設潛水軸流泵4臺，流量1.5m3/s，揚程5m，功率110kW。軸流泵采用井筒式安裝，便于檢修維護。雨水提升泵房采用半地下式結構，地下部分為集水井，地上部分為泵房。水泵出水管設有拍門，防止飛行區(qū)雨水倒流進提升泵房。

4)集水池

設計中利用景觀河道作為集水池，降低工程造價。集水池內(nèi)設1臺超聲波液位計，軸流泵可以根據(jù)集水池液位控制啟停，也可以人工現(xiàn)場操作。集水池內(nèi)主要水位如表1所示。

表1 集水池設計水位Tab.1 Design water level of collection

5)超越閥門

雨水泵房南北兩側各設超越閘門1 座，共2臺，采用手電兩用不銹鋼閘門，閘門尺寸為2000 mm ×1800 mm(B × H)。閘門常閉，當工作區(qū)景觀河道水位高于義南橫河內(nèi)水位時，開啟閘門。

6)值班室

雨水提升泵站為季節(jié)性運行，工作人員值班室設在變配電室內(nèi)。

4 結語

南方某國際機場二期建設雨水排放設計以“調(diào)蓄為主，強排為輔”為原則，新建景觀河道與雨水提升泵站相結合。經(jīng)2012年運行實踐證明，建立的雨水調(diào)蓄系統(tǒng)，實現(xiàn)了雨季時蓄積雨水，減少了雨水資源的流失，旱季補充景觀河道水體，實現(xiàn)了雨水資源化;消減了洪峰流量，有效的解決了機場內(nèi)澇問題。該雨水調(diào)蓄系統(tǒng)的設計及建設將為類似項目積累一定的工程經(jīng)驗。

[1]Kumar R，Singh R D，Sharma K D.Water resources of India[J].Current Science，2005(5):794-811.

[2]胡先瓊，李艷.深圳機場擴建工程雨洪利用可行性研究[J].中國農(nóng)村水利水電，2008，5:17-19.

[3]徐建初，林建海，黃渝.雨水回用在上海浦東國際機場的應用研究[J].給水排水，33(5):90-93.

[4]《室外排水設計規(guī)范》(GB50014-2006) [s].北京:中國計劃出版社，2006.